DE102012105440A1

DE102012105440A1 - Use of metal phosphates, as alone or mixture of two different metal phosphates or as production-related mixture of metal phosphates as moisture regulator for producing moisture-regulating material that is used for packaging e.g. drugs

Info

Publication number: DE102012105440A1
Application number: DE201210105440
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Wissemborski; Hendrik Wermter; Gerhard Eich; Gideon Rath; Sauer Esther; Dr. Schnee Rainer
Original assignee: Chemische Fabrik Budenhiem KG
Current assignee: Chemische Fabrik Budenhiem KG
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2013-12-24

Abstract

Use of metal phosphates, alone or as a mixture of at least two different metal phosphates or as production-related mixture of metal phosphates as a moisture regulator for producing a moisture-regulating material, where the moisture regulator is finely divided, dispersed or dissolved in a polymer matrix or a polymerizing or curing paint, is claimed. Use of metal phosphates, alone or as a mixture of at least two different metal phosphates or as production-related mixture of metal phosphates as a moisture regulator for producing a moisture-regulating material, where the moisture regulator is finely divided, dispersed or dissolved in a polymer matrix or a polymerizing or curing paint, is claimed. The metal phosphates are orthophosphates, hydrogen phosphates, dihydrogen phosphates, diphosphates, pyrophosphates, tripolyphosphates or highly condensed phosphates having an average chain length of from 3-50 of alkali metals, alkaline earth metals, iron, copper, aluminum, manganese, zinc and/or tin. An independent claim is included for the moisture-regulating material comprising a matrix material of a polymer matrix or a polymerizing or curing paint in which the metal phosphates, alone or as a mixture of at least two different metal phosphates or as production-related mixture of metal phosphates, are finely divided, dispersed or dissolved as the moisture regulator.

Description

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Metallphosphaten, einzeln, als Gemisch von wenigstens zwei verschiedenen Metallphosphaten oder als herstellungsbedingte Mischung (integrierte Mischung) von wenigstens zwei verschiedenen Metallphosphaten, als Feuchteregulator für die Herstellung eines Feuchte regulierenden Materials.The invention relates to the use of metal phosphates, individually, as a mixture of at least two different metal phosphates or as a production-related mixture (integrated mixture) of at least two different metal phosphates, as a moisture regulator for the production of a moisture-regulating material.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Für die Lagerung und den Transport von feuchtigkeitsempfindlichen Gütern werden zunehmend Verpackungen entwickelt und eingesetzt, die die empfindlichen Güter sowohl vor einer zu geringen als auch zu hohen Feuchte schützen sollen. Bei verpackten frischen Lebensmitteln, wie z. B. bei Fleisch, Obst, Gemüse und geschnittenen Salaten, kommt es durch Transpirationsprozesse häufig zu hohen relativen Luftfeuchten in der Verpackung und in der Folge zu Kondenswasserbildung, zu einer Wasserumverteilung im Produkt und zu Qualitätseinbußen und Frischeverlusten. Durch hohe relative Luftfeuchten und Kondenswasser wird darüber hinaus auch das Wachstum von Mikroorganismen, wie Schimmel, Bakterien und Hefen, begünstigt, was einen schnellen Verderb der Lebensmittel zur Folge hat. Ebenso schädlich für frische Lebensmittelprodukte sind aber auch zu niedrige Feuchten, da sie zum Austrocknen führen. Verpackungen für frische Lebensmittel sollen deshalb zu hohe relative Luftfeuchten und Kondenswasserbildung in der Verpackung vermeiden, gleichzeitig aber auch ein Austrocknen der frischen Lebensmittel verhindern. Neben frischen Lebensmitteln erfordern aber auch andere Güter eine bestimmte Luftfeuchtigkeit in der Umgebungsatmosphäre, wie beispielsweise Chemikalien, Arzneimittel, Tabakwaren, Wein, Holz, Kunstwerke, Bücher und optische oder elektronische Baugruppen und Bauteile, zum Beispiel integrierte Schaltkreise.For the storage and transport of moisture-sensitive goods packaging is increasingly being developed and used to protect the sensitive goods both from too low and too high humidity. For packaged fresh food, such as. As in meat, fruit, vegetables and sliced salads, it often comes by transpiration to high relative humidity in the package and as a result to condensation, a water redistribution in the product and quality losses and loss of freshness. High relative humidities and condensation also favors the growth of micro-organisms, such as mold, bacteria and yeasts, resulting in food spoilage. But equally damaging for fresh food products are too low levels of moisture, as they lead to dehydration. For this reason, fresh food packaging should avoid too high relative humidities and condensation in the packaging, but at the same time prevent the fresh food from drying out. In addition to fresh food but other goods require a certain humidity in the ambient atmosphere, such as chemicals, pharmaceuticals, tobacco, wine, wood, artwork, books and optical or electronic assemblies and components, such as integrated circuits.

Die Einhaltung einer für die entsprechenden Güter geeigneten Luftfeuchte wird in Lagerräumen, Museen, Archiven, Büchereien, Laboratorien, Rechenzentren und industriellen Produktionseinrichtungen durch entsprechende Anlagen überwacht oder geregelt. Bei der Verpackung von Gütern für den Transport und Verkauf, beispielsweise in Schachteln oder Folien aus Kunststoff, ist eine solche anlagentechnische Regelung der Luftfeuchte nicht ohne Weiteres möglich. Daher werden für solche Verpackungen zunehmend sogenannte ”aktive Materialien” zum Schutz der Güter verwendet. Darunter versteht man Materialien, die dazu bestimmt sind, die Haltbarkeit eines verpackten Gutes zu verlängern oder dessen Zustand zu erhalten oder zu verbessern. Sie sind derart beschaffen, dass sie gezielt Bestandteile enthalten, die Stoffe an das verpackte Gut oder dessen umgebende Atmosphäre abgeben oder diesem entziehen können. Im Falle von aktiven Materialien, die der Regulierung des Feuchtehaushalts innerhalb einer Verpackung dienen, soll der Atmosphäre innerhalb der Verpackung je nach vorherrschender Luftfeuchte Wasser entzogen oder zugeführt werden.Compliance with appropriate humidity for the goods in question is monitored or regulated in warehouses, museums, archives, libraries, laboratories, data centers and industrial production facilities by appropriate facilities. In the packaging of goods for transport and sale, for example, in boxes or films made of plastic, such a system control of air humidity is not readily possible. Therefore, so-called "active materials" are increasingly used for the protection of goods for such packaging. This refers to materials that are intended to extend the shelf life of a packaged goods or to maintain or improve its condition. They are designed in such a way that they contain specific constituents which can release substances to or from the packaged good or its surrounding atmosphere. In the case of active materials which serve to regulate the moisture balance within a package, the atmosphere within the package shall be deprived or supplied with water depending on the prevailing humidity.

Bestandteile aktiver Materialien, die den Feuchtehaushalt innerhalb einer Verpackung verändern können, umfassen Feuchteadsorber und Feuchteregulatoren. Feuchteadsorber können der umgebenden Atmosphäre Wasserdampf durch Adsorption im Wesentlichen irreversibel entziehen. Typische Feuchteadsorber sind z. B. Calciumoxid, spezielle Silikate, wie z. B. Molekularsieb, Phosphorpentoxid und Superabsorber. Feuchteregulatoren können hingegen durch Adsorption und Desorption von Wasser in der umgebenden Atmosphäre eines abgeschlossenen Systems eine relative Feuchte innerhalb eines bestimmten Bereichs einstellen und halten. Feuchteregulatoren adsorbieren und desorbieren Wasser ab einer bestimmten stoffspezifischen relativen Luftfeuchte. Beispiele für Feuchteregulatoren sind spezielle Silikate, wie Silikagel und Bentonit, Cellulose sowie spezielle Alkohole, Salze und Zucker.Ingredients of active materials that can alter the moisture balance within a package include moisture adsorbers and moisture regulators. Moist adsorbers can essentially irreversibly remove water vapor from the surrounding atmosphere by adsorption. Typical moisture adsorbers are z. As calcium oxide, special silicates, such as. As molecular sieve, phosphorus pentoxide and superabsorbent. Moisture regulators, by contrast, can adjust and maintain a relative humidity within a certain range by adsorbing and desorbing water in the surrounding atmosphere of a sealed system. Moisture regulators adsorb and desorb water above a certain substance-specific relative humidity. Examples of moisture regulators are special silicates, such as silica gel and bentonite, cellulose and special alcohols, salts and sugars.

Hygroskopische Salze und hygroskopische Zucker adsorbieren Wasserdampf je nach Substanz bei geringen, mittleren und hohen relativen Luftfeuchten. So absorbiert Lithiumbromid ab einer relativen Luftfeuchte von 6%, Magnesiumnitrat ab einer relativen Luftfeuchte von 53% und Kaliumsulfat ab einer relativen Luftfeuchte von 97%. Die hygroskopischen Salze und Zucker lösen sich durch die Adsorption von Wasserdampf in dem adsorbierten Wasser auf. Konzentrierte Lösungen mit Bodensatz, d. h. nicht gelöste Kristalle von hygroskopischen Salzen und Zuckern Puffern ihre Umgebungsfeuchte auf die relative Feuchte, bei der sie beginnen, Wasserdampf zu adsorbieren. Steigt die Umgebungsfeuchte, absorbieren die Lösungen mit Bodensatz Wasserdampf und ihre Kristalle lösen sich auf. Sinkt die Umgebungsfeuchte, geben die Lösungen Wasserdampf ab und es fallen ihre Kristalle aus. Das besondere bei hygroskopischen Salzen und Zuckern ist deren hohe Adsorptionskapazität. Sie nehmen bei hohen relativen Luftfeuchten ein Vielfaches ihres Eigengewichtes an Wasser auf.Hygroscopic salts and hygroscopic sugars adsorb water vapor depending on the substance at low, medium and high relative humidities. Thus lithium bromide absorbs from a relative humidity of 6%, magnesium nitrate from a relative humidity of 53% and potassium sulfate from a relative humidity of 97%. The hygroscopic salts and sugars dissolve by the adsorption of water vapor in the adsorbed water. Concentrated solutions with sediment, d. H. undissolved crystals of hygroscopic salts and sugars buffer their ambient humidity to the relative humidity at which they begin to adsorb water vapor. As the ambient humidity increases, the solutions of sediment absorb water vapor and their crystals dissolve. When the ambient humidity drops, the solutions release water vapor and their crystals precipitate. The special feature of hygroscopic salts and sugars is their high adsorption capacity. They absorb at high relative humidities many times their own weight in water.

Silikate und Cellulose haben eine deutlich geringere Adsorptionskapazität als hygroskopische Salze und Zucker. Sie geben adsorbierten Wasserdampf bei sinkender Umgebungsfeuchte unvollständig wieder ab. Ihre Sorptionskurve beschreibt eine Hysterese. Silicates and cellulose have a significantly lower adsorption capacity than hygroscopic salts and sugars. They emit adsorbed water vapor incompletely with decreasing ambient humidity. Their sorption curve describes a hysteresis.

Aus dem Stand der Technik sind Beutel oder Sachets bekannt, die mit Feuchteadsorbern oder Feuchteregulatoren gefüllt sind und zusammen mit den zu verpackenden Gütern in den Verpackungsbehälter eingelegt werden, um die Umgebungsfeuchte zu reduzieren oder zu regulieren.Bags or sachets are known from the prior art which are filled with moisture adsorbers or moisture regulators and are placed in the packaging container together with the goods to be packaged, in order to reduce or regulate the ambient humidity.

Aus der US-A-6,217,701 ist eine Zusammensetzung aus Stärke und Calciumchlorid als Feuchteregulator bekannt. Das Calciumchlorid adsorbiert Wasserdampf aus der Umgebungsatmosphäre und bildet eine Calciumchloridlösung, die wiederum von der Stärke gebunden wird.From the US-A-6,217,701 For example, a composition of starch and calcium chloride is known as a moisture regulator. The calcium chloride adsorbs water vapor from the ambient atmosphere and forms a calcium chloride solution, which in turn is bound by the starch.

Des Weiteren sind Feuchteadsorber und Feuchteregulatoren bekannt, die in einer Polymermatrix dispergiert sind. Diese haben jedoch oft eine geringe Adsorptions- und Desorptionskapazität für Wasserdampf.Furthermore, wet adsorbents and moisture regulators are known, which are dispersed in a polymer matrix. However, these often have a low adsorption and desorption capacity for water vapor.

Aus der DE 4000143 ist eine feuchtigkeitsregulierende Verpackung bekannt, die auf einem mit einer hygroskopischen Lösung imprägnierten Vlies basiert, das die Umgebungsfeuchte regulieren kann. Aus der DE 69122287 sind für Wasserdampf durchlässige Beutel bekannt, die mit flüssigen Feuchteregulatoren gefüllt sind. Diese beiden Lösungen zur Feuchteregulierung haben jedoch den Nachteil, dass die Beutel und Vliese mit Feuchteregulatoren keinen Schutz vor dem Austritt des flüssigen Feuchteregulators, insbesondere bei Beschädigung, gewährleisten. Diese Beutel und Vliese sind daher nicht als Packmittel, sondern nur als Packhilfsmittel geeignet und werden den Verpackungen beigefügt.From the DE 4000143 For example, a moisture control package is known which is based on a nonwoven impregnated with a hygroscopic solution which can regulate the ambient humidity. From the DE 69122287 are known for water vapor permeable bags that are filled with liquid moisture regulators. However, these two solutions for moisture control have the disadvantage that the bags and fleeces with humidity regulators no protection against the escape of the liquid moisture regulator, especially in case of damage, ensure. These bags and fleeces are therefore not suitable as packaging, but only as a packaging aid and are attached to the packaging.

Viele der bekannten und derzeit verwendeten Feuchteadsorber und Feuchteregulatoren haben den wesentlichen Nachteil, dass sie gesundheitsschädlich oder zumindest nicht für den Lebensmittelbereich zugelassen und daher für Lebensmittelverpackungen nicht einsetzbar sind. So zeigt beispielsweise Natriumdichromat gute Adsorptionseigenschaften, ist aber aufgrund seiner gesundheitsgefährdenden Wirkung nicht für den Lebensmittelkontakt geeignet. Kochsalz (NaCl) hingegen besitzt sehr gute physiologische Eigenschaften und ist für den Kontakt mit Lebensmitteln unbedenklich, die Adsorption beginnt allerdings bei 20°C erst ab 75% relativer Luftfeuchte, weshalb es als Adsorber für die meisten Lebensmittel ungeeignet ist.Many of the known and currently used Feuchteeadsorber and humidity regulators have the significant disadvantage that they are harmful or at least not approved for the food industry and therefore can not be used for food packaging. For example, sodium dichromate shows good adsorption properties, but is not suitable for food contact due to its health-damaging effect. Saline (NaCl), however, has very good physiological properties and is safe for contact with food, but adsorption begins at 20 ° C only from 75% relative humidity, which is why it is unsuitable as adsorber for most foods.

Es besteht daher ein Bedarf nach Feuchte regulierenden Materialien, die in der Lage sind, eine auf das zu verpackende Gut, insbesondere Lebensmittel, angepasste relative Feuchte in einer Verpackung einzustellen. Gegenwärtig ist diese Aufgabenstellung in der Verpackungstechnik nur unzureichend gelöst.There is therefore a need for moisture-regulating materials which are capable of setting a relative humidity in a packaging adapted to the goods to be packaged, in particular foods. At present, this task in packaging technology is only inadequately solved.

Aufgabetask

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher in der Bereitstellung eines neuen und verbesserten Feuchte regulierenden Materials, insbesondere eines Verpackungsmaterials, das in der Lage ist, die relative Feuchte in der Atmosphäre eines abgeschlossenen Raumes zu regulieren und insbesondere im Bereich der Verpackung von Lebensmitteln geeignet ist.The object of the present invention was therefore to provide a new and improved moisture-regulating material, in particular a packaging material, which is able to regulate the relative humidity in the atmosphere of a closed space and is particularly suitable in the field of food packaging.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verwendung von Metallphosphaten, einzeln oder als Gemisch von wenigstens zwei verschiedenen Metallphosphaten oder als herstellungsbedingte Mischung von Metallphosphaten als Feuchteregulator für die Herstellung eines Feuchte regulierenden Matrixmaterials, wobei der Feuchteregulator in einer Polymermatrix oder einem polymerisierenden oder aushärtenden Lack fein verteilt, dispergiert oder gelöst vorliegt und wobei die Metallphosphate unter Orthophosphaten (PO₄)^3–, Hydrogenphosphaten (HPO₄)^2–, Dihydrogenphosphaten (H₂PO₄)^–, Diphosphaten (P₂O₇)^4– (Pyrophosphaten), Tripolyphosphaten (P₃O₁₀)^5– oder höher kondensierten Phosphaten mit einer mittleren Kettenlänge von 3 bis 50 der Alkalimetalle, der Erdalkalimetalle, von Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Mangan (Mn), Zink (Zn) oder Zinn (Sn) oder Kombinationen der genannten Metalle ausgewählt sind.This object is achieved by the use of metal phosphates, individually or as a mixture of at least two different metal phosphates or as a production-related mixture of metal phosphates as a moisture regulator for the production of a moisture-regulating matrix material, the moisture regulator in a polymer matrix or a polymerizing or curing lacquer finely divided, is dispersed or dissolved present and wherein the metal phosphates under orthophosphates (PO ₄ ) ^3- , hydrogen phosphates (HPO ₄ ) ^2- , dihydrogen phosphates (H ₂ PO ₄ ) ^- , diphosphates (P ₂ O ₇ ) ^4- (pyrophosphates), tripolyphosphates (P ₃ O ₁₀ ) ^5- or higher condensed phosphates having an average chain length of 3 to 50 of the alkali metals, the alkaline earth metals, iron (Fe), copper (Cu), aluminum (Al), manganese (Mn), zinc (Zn) or Tin (Sn) or combinations of said metals are selected.

Die erfindungsgemäßen Feuchteregulatoren haben den Vorteil gegenüber vielen bekannten Feuchteregulatoren, dass die verwendeten Metallphosphate in der Regel nicht gesundheitsschädlich sind. Viele geeignete Metallphosphate sind sogar für den Lebensmittelbereich zugelassen, so dass sie bedenkenlos für die Herstellung von Lebensmittelverpackungen einsetzbar sind. Sie sind auch bei direktem Kontakt mit Lebensmitteln unbedenklich.The humidity regulators according to the invention have the advantage over many known humidity regulators that the metal phosphates used are generally not harmful to health. Many suitable metal phosphates are even approved for the food industry, so they can be safely used for the production of food packaging. They are safe even in direct contact with food.

Die Auswahl der geeigneten Metallphosphate als Feuchteregulatoren hängt von der beabsichtigten Anwendung ab und ist vom Fachmann unter anderem danach zu treffen, ab welcher relativen Luftfeuchte der Umgebungsatmosphäre Wasser entzogen werden soll und welche relative Luftfeuchte in der Umgebungsatmosphäre verbleiben soll. Die erfindungsgemäßen Feuchteregulatoren adsorbieren Wasser oberhalb einer bestimmten relativen Luftfeuchte, sie geben aber auch wieder Wasser ab, wenn eine bestimmte relative Luftfeuchte unterschritten wird. Dadurch ist es möglich die Luftfeuchte durch geeignete Auswahl der Feuchteregulatoren in einem gewünschten Bereich zu regulieren. Beispielsweise sollen bestimmte Lebensmittel, wie Obst und Gemüse, in einer Verpackung nicht zu feucht gelagert werden, da sonst die Gefahr besteht, dass sie schnell verderben, andererseits soll eine Mindestfeuchte in der Verpackungsatmosphäre erhalten bleiben, damit die Lebensmittel frisch bleiben und nicht vertrocknen. The choice of suitable metal phosphates as moisture regulators depends on the intended application and is to be made by the skilled person, among other things, from what relative humidity of the ambient atmosphere water should be withdrawn and what relative humidity should remain in the ambient atmosphere. The humidity regulators according to the invention adsorb water above a certain relative humidity, but they also give off water again when a certain relative humidity is exceeded. This makes it possible to regulate the humidity by a suitable selection of the humidity regulators in a desired range. For example, certain foods, such as fruits and vegetables, should not be stored too moist in a package, otherwise there is a risk that they spoil quickly, on the other hand, a minimum moisture in the packaging atmosphere should be maintained so that the food remains fresh and does not dry up.

Herstellungsbedingte MischungProduction-related mixture

Eine sogenannte herstellungsbedingte Mischung von Metallphosphaten im Sinne der vorliegenden Erfindung wird nicht durch herkömmliches mechanisches Mischen einzelner Metallphosphate hergestellt, sondern kann mit Vorteil durch Entwässern einer wässrigen Metallphosphatlösung, vorzugsweise einer Metallorthophosphatlösung, die auch direkt durch Zusammenfügen ihrer Ausgangsmaterialien Phosphorsäure und Metallverbindung bereit gestellt werden kann, im Drehrohr, im Sprühturm oder in einer Walzentrocknungsanlage hergestellt werden. Dabei ist es möglich, durch spezielle Temperaturprofile chemische Mischungen von Metallphosphaten mit verschiedenen Kettenlängen zu produzieren. Es entstehen Kombinationen aus Monophosphaten, Diphosphaten, Triphosphaten und gegebenenfalls auch höher kondensierten Phosphaten eines oder mehrerer verschiedener Metalle, je nach den eingesetzten Verbindungen. Die verschiedenen Phosphate liegen nebeneinander molekular vor und nicht als einzelne Kristalle wie bei mechanischen Mischungen. Solche herstellungsbedingten Metallphosphate können eine deutlich bessere Löslichkeit und Lösegeschwindigkeit besitzen als mechanische Mischungen vergleichbarer Zusammensetzung.A so-called production-related mixture of metal phosphates in the context of the present invention is not prepared by conventional mechanical mixing of individual metal phosphates but can advantageously be provided by dewatering an aqueous metal phosphate solution, preferably a metal orthophosphate solution which can also be provided directly by combining their starting materials phosphoric acid and metal compound, in the rotary tube, in the spray tower or in a drum drying plant. It is possible to produce chemical mixtures of metal phosphates with different chain lengths by means of special temperature profiles. Combinations of monophosphates, diphosphates, triphosphates and optionally also higher-condensed phosphates of one or more different metals, depending on the compounds used, are formed. The different phosphates are next to each other molecular and not as individual crystals as in mechanical mixtures. Such production-related metal phosphates can have a significantly better solubility and dissolution rate than mechanical mixtures of comparable composition.

Bei der Herstellung im Drehohr kann sowohl das Gleichstrom- als auch das Gegenstromverfahren angewendet werden. Man versprüht beim Gleichstromverfahren die Phosphatlösung durch eine in das Drehrohr reichende Flamme auf ein heißes Bett aus bereits entwässertem Produkt. Das Material wandert dann mit dem heißen Luftstrom zum Austragsende und wird dabei entwässert. Bei der Herstellung im Sprühturm wird die Phosphatlösung über Mehrstoffdüsen in den Sprühturmkopf versprüht. Im Sprühturmkopf wird durch Brenner eine Flammenzone erzeugt. Die eingesprühte Phosphatlösung bewegt sich im Gleichstrom mit den Brennergasen nach unten und wird dabei entwässert.When manufacturing in the rotary ear, both the DC and the countercurrent method can be used. In the DC process, the phosphate solution is sprayed through a flame reaching into the rotary tube onto a hot bed of already dehydrated product. The material then moves with the hot air flow to the discharge end and is thereby dehydrated. During production in the spray tower, the phosphate solution is sprayed through multi-component nozzles into the spray tower head. In the spray tower head, a flame zone is created by burners. The sprayed phosphate solution moves downwards in co-current with the burner gases and is thereby dehydrated.

Zweckmäßigerweise liegt der Feuchteregulator in dem Matrixmaterial in einer Konzentration von 0,5 bis 20 Gew.-% oder von 1 bis 15 Gew.-% oder von 2 bis 10 Gew.-% oder von 3 bis 7 Gew.-% fein verteilt, dispergiert oder gelöst vor, bezogen auf das Gewicht des Matrixmaterials. Bei zu niedriger Konzentration kann das Material nicht ausreichend Feuchte adsorbieren und die gewünschte Funktion nicht ausüben. Bei zu hoher Konzentration des Feuchteregulators in dem Matrixmaterial können die Materialeigenschaften erheblich beeinträchtigt werden, was besonders nachteilig ist, wenn die Materialien neben der Feuchteregulierung weitere Funktionen ausüben sollen, wie beispielsweise Polymermaterialien in der Form von Folien oder Formteilen zu Verpackungszwecken oder Lacke, die auf einen Untergrund aufgebracht werden und neben der Feuchte regulierenden Funktion beispielsweise auch eine Schutzfunktion oder dekorative Funktion ausüben sollen.The moisture regulator is expediently finely distributed in the matrix material in a concentration of from 0.5 to 20% by weight or from 1 to 15% by weight or from 2 to 10% by weight or from 3 to 7% by weight, dispersed or dissolved before, based on the weight of the matrix material. If the concentration is too low, the material will not adsorb sufficient moisture and will not perform the desired function. At too high a concentration of the moisture regulator in the matrix material, the material properties can be significantly impaired, which is particularly disadvantageous if the materials in addition to the moisture regulation exercise other functions, such as polymer materials in the form of films or moldings for packaging purposes or paints that on a Substrate are applied and should exercise in addition to the moisture-regulating function, for example, a protective function or decorative function.

Wasseradsorptions- und -desorptionstestWater adsorption and desorption test

Zur Bestimmung der Wasseradsorptionsfähigkeit eines Feuchteregulators wird untersucht, wie viel Wasser der Feuchteregulator in Pulverform mit einer mittleren Korngröße d50 von 10 μm in einer Atmosphäre von 50% relativer Luftfeuchte bei 25°C und Normaldruck (1013,25 hPa) über einen Zeitraum von 24 Stunden adsorbiert. Die Menge an adsorbiertem Wasser wird durch wiegen des Materials vor und nach dem Zeitraum von 24 Stunden bestimmt. Dieser Wasseradsorptionstest unter standardisierten Bedingungen ist für den Fachmann leicht ausführbar und reproduzierbar, so dass er ein geeignetes Kriterium für die Adsorptionsfähigkeit eines Feuchteregulators und damit für seine Eignung in einer bestimmten Anwendung darstellt.To determine the water adsorption capacity of a humidity regulator, it is investigated how much water the moisture regulator in powder form with a mean particle size d50 of 10 microns in an atmosphere of 50% relative humidity at 25 ° C and atmospheric pressure (1013.25 hPa) over a period of 24 hours adsorbed. The amount of adsorbed water is determined by weighing the material before and after the 24 hour period. This water adsorption test under standardized conditions is easily carried out and reproducible by those skilled in the art, so that it represents a suitable criterion for the adsorption capacity of a humidity regulator and thus for its suitability in a particular application.

Zur Bestimmung der Wasserdesorptionsfähigkeit eines Feuchteregulators wird untersucht, welche Wassermenge der Feuchteregulator in Pulverform mit einer mittleren Korngröße d50 von 10 um, nachdem er in einer Atmosphäre von 50% relativer Luftfeuchte bei 25°C und Normaldruck (1013,25 hPa) über einen Zeitraum von 24 Stunden Wasser adsorbiert hat, anschließend in einer Atmosphäre von 10% relativer Luftfeuchte bei 25°C und Normaldruck (1013,25 hPa) über einen Zeitraum von 24 Stunden wieder abgibt.In order to determine the water desorption capacity of a humidity regulator, the amount of water of the humidity regulator in powder form having a mean particle size d50 of 10 μm, after being stored in an atmosphere of 50% relative humidity at 25 ° C. and atmospheric pressure (1013.25 hPa) over a period of 24 hours of water has adsorbed, then in an atmosphere of 10% relative humidity at 25 ° C and atmospheric pressure (1013.25 hPa) over a period of 24 hours again.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Feuchteregulator so ausgewählt, dass er in Pulverform mit einer mittleren Korngröße d50 von 10 μm in einer Atmosphäre von 50% relativer Luftfeuchte bei 25°C und Normaldruck (1013,25 hPa) über einen Zeitraum von 24 Stunden wenigstens 0,5 g Wasser, vorzugsweise wenigstens 1 g Wasser, besonders bevorzugt wenigstens 2 g Wasser pro 100 g des trockenen Feuchteregulators adsorbiert (Wasseradsorptionstest). Ist die Adsorptionsfähigkeit des Feuchteregulators zu niedrig, kann das Feuchte regulierende Material nicht ausreichend Feuchte adsorbieren und die gewünschte Funktion nicht in ausreichendem Maße ausüben. In a preferred embodiment of the invention, the moisture regulator is selected so that it is in powder form with a mean particle size d50 of 10 microns in an atmosphere of 50% relative humidity at 25 ° C and atmospheric pressure (1013.25 hPa) over a period of 24 hours at least 0.5 g of water, preferably at least 1 g of water, more preferably at least 2 g of water per 100 g of the dry moisture regulator adsorbed (water adsorption). If the adsorptivity of the humidity regulator is too low, the moisture-regulating material can not adsorb sufficient moisture and not sufficiently perform the desired function.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Feuchteregulator so ausgewählt, dass er in Pulverform mit einer mittleren Korngröße d50 von 10 μm, nachdem er in einer Atmosphäre von 50% relativer Luftfeuchte bei 25°C und Normaldruck (1013,25 hPa) über einen Zeitraum von 24 Stunden Wasser adsorbiert hat, anschließend in einer Atmosphäre von 10% relativer Luftfeuchte bei 25°C und Normaldruck (1013,25 hPa) über einen Zeitraum von 24 Stunden wenigstens 5 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 10 Gew.-% der adsorbierten Wassermenge wieder abgibt. Ein solcher Feuchteregulator hat den Vorteil, dass er der Umgebungsatmosphäre nicht nur bei hoher relativer Luftfeuchte Wasser entzieht, sondern bei zu niedriger relativer Luftfeuchte auch wieder Wasser an die Umgebungsatmosphäre abgibt, so dass der Feuchteregulator geeignet ist, in der Umgebungsatmosphäre eine Luftfeuchte innerhalb eines geeigneten Bereiches einzustellen bzw. zu halten.In a further preferred embodiment of the invention, the moisture regulator is selected to be in powder form having a mean particle size d50 of 10 microns, after being in an atmosphere of 50% relative humidity at 25 ° C and atmospheric pressure (1013.25 hPa) over a After a period of 24 hours water has adsorbed, then in an atmosphere of 10% relative humidity at 25 ° C and atmospheric pressure (1013.25 hPa) over a period of 24 hours at least 5 wt .-%, preferably at least 10 wt .-% of adsorbed amount of water returns. Such a humidity regulator has the advantage that it not only extracts water from the ambient atmosphere at high relative humidity, but also releases water to the ambient atmosphere if the relative humidity is too low, so that the humidity regulator is suitable for maintaining a humidity in the ambient atmosphere within a suitable range to adjust or hold.

Als Matrixmaterialien für die vorliegende Erfindung eignen sich im Wesentlichen alle Polymermaterialien, in welche sich die erfindungsgemäßen Metallphosphate einarbeiten lassen. Bevorzugt ist das als Matrixmaterial verwendete Polymermaterial ausgewählt unter Thermoplasten, thermoplastischen Elastomeren, Elastomeren und Duroplasten. Beispiele für geeignete Polymermaterialien sind unter Polyamide, Polyvinylester, Polyester, Polyurethane, Säurecopolymere, Polycarbonate, Polystyrole, Ionomere, Polyolefine, Polyvinylbutyral (PVB), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polyester, Polyphenylenoxid, Polyacetal, Polymethacrylat, Polyoxymethylen, Polyvinylacetal, Polystyrol, Acryl-Butadien-Styrol (ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat, Polyethersulfon, Polyetherketon, Polyvinylchlorid, thermoplastische Polyurethane, Silikone und/oder deren Copolymere und/oder Gemische und/oder Blends der vorgenannten.Suitable matrix materials for the present invention are essentially all polymer materials into which the metal phosphates according to the invention can be incorporated. The polymer material used as matrix material is preferably selected from thermoplastics, thermoplastic elastomers, elastomers and thermosets. Examples of suitable polymeric materials include polyamides, polyvinyl esters, polyesters, polyurethanes, acid copolymers, polycarbonates, polystyrenes, ionomers, polyolefins, polyvinyl butyral (PVB), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyamide (PA), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polyester, polyphenylene oxide, polyacetal, polymethacrylate, polyoxymethylene, polyvinylacetal, polystyrene, acrylic-butadiene-styrene (ABS), acrylonitrile-styrene-acrylic ester (ASA), polycarbonate, polyethersulfone, polyetherketone, polyvinylchloride, thermoplastic polyurethanes, silicones and / or their copolymers and / or mixtures and / or blends of the aforementioned.

Als Matrixmaterialien für die vorliegende Erfindung eignen sich weiterhin Lacke, insbesondere polymerisierende Lacke und aushärtende Lacke, sowohl auf wässriger Basis als auch auf Basis organischer Lösungsmittel. Es eignen sich aber auch andere flüssige Zusammensetzungen, in welche sich die erfindungsgemäßen Metallphosphate einarbeiten lassen und die nach Auftrag auf einen Untergrund eine feste Beschichtung ausbilden, wie beispielsweise Dispersionsfarben. Im Zusammenhang mit den hierin genannten Lacken und anderen aushärtenden flüssigen Zusammensetzungen beziehen sich die Konzentrationsangaben für den Feuchteregulator in dem Matrixmaterial auf das ausgehärtete Material. Lacke oder andere aushärtende zusammensetzungen mit dem erfindungsgemäßen Feuchteregulator können beispielsweise mit Vorteil auf die Innenflächen von Verpackungsmaterialien aufgebracht werden, um die Feuchte in einer daraus hergestellten Verpackung zu regulieren.Other suitable matrix materials for the present invention are lacquers, in particular polymerizing lacquers and hardening lacquers, both on an aqueous basis and on the basis of organic solvents. However, other liquid compositions in which the metal phosphates according to the invention can be incorporated and which, after application to a substrate, form a solid coating, such as, for example, emulsion paints, are also suitable. In the context of the varnishes and other thermosetting liquid compositions referred to herein, the humidity regulator concentration data in the matrix material refer to the cured material. Paints or other thermosetting compositions with the moisture regulator of the present invention may, for example, be advantageously applied to the interior surfaces of packaging materials to control the moisture in a package made therefrom.

Das Feuchte regulierende Material ist zweckmäßigerweise in der Form einer Folie, Lage oder dünnen Schicht, eines Formteils, eines geschäumten Formteils, eines Pulvers oder eines Granulats ausgebildet.The moisture regulating material is suitably formed in the form of a film, sheet or film, a molded article, a foamed article, a powder or a granule.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Feuchte regulierende Material in der Form einer Folie, Lage oder dünnen Schicht mit einer Dicke im Bereich von 1 μm bis 20 mm oder im Bereich von 50 μm bis 10 mm oder im Bereich von 100 μm bis 5 mm oder im Bereich von 200 μm bis 1 mm. Aus solchen Materialien lassen sich vorteilhaft Verpackungen für verschiedenste Güter herstellen. Polymermaterialien, die ohne den Feuchteregulator transparent sind, bleiben in der Regel auch mit dem darin enthaltenen Feuchteregulator transparent, so dass darin verpackte Güter weiterhin durch das Verpackungsmaterial sichtbar sind.In a particularly preferred embodiment of the invention, the moisture-regulating material is in the form of a film, sheet or thin layer having a thickness in the range of 1 μm to 20 mm or in the range of 50 μm to 10 mm or in the range of 100 μm to 5 mm or in the range of 200 microns to 1 mm. From such materials can be advantageously produce packaging for a variety of goods. Polymer materials which are transparent without the moisture regulator usually remain transparent even with the moisture regulator contained therein, so that goods packed therein continue to be visible through the packaging material.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Feuchte regulierende Material in der Form eines Pulvers oder eines Granulats ausgebildet und in einem Behältnis aus einem feuchtedurchlässigen Wandmaterial, vorzugsweise in einem Sachet, eingeschlossen. Das Wandmaterial kann beispielsweise ein Gewebe oder Vlies aus Textilmaterial oder Zellulose sein. Sachets mit darin enthaltenem Feuchteabsorber sind grundsätzlich bekannt und werden häufig den Verpackungen von feuchteempfindlichen Gütern beigelegt, wie beispielsweise elektronischen Geräten.In an alternative embodiment of the invention, the moisture-regulating material is in the form of a powder or granules and enclosed in a container of a moisture-permeable wall material, preferably a sachet. The wall material may be, for example, a woven or non-woven fabric or cellulose. Sachets with moisture absorber contained therein are generally known and are often associated with the packaging of moisture-sensitive goods, such as electronic devices.

Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist das Feuchte regulierende Material ein Verpackungsmaterial zur Verpackung von festen oder flüssigen Lebensmitteln, Arzneimitteln, chemischen Substanzen, Gefahrgütern, elektronischen Produkten, Kulturgütern, Kunstwerken oder Pflanzen. According to the invention, the moisture-regulating material is particularly preferably a packaging material for packaging solid or liquid foods, medicaments, chemical substances, dangerous goods, electronic products, cultural goods, works of art or plants.

Die Erfindung umfasst neben der erfindungsgemäßen Verwendung von Metallphosphaten ein Feuchte regulierendes Material als solches, bestehend aus einem Matrixmaterial aus einer Polymermatrix oder einem polymerisierenden oder aushärtenden Lack, in welchem Metallphosphate, einzeln oder als Gemisch von wenigstens zwei verschiedenen Metallphosphaten oder als herstellungsbedingte Mischung von Metallphosphaten fein verteilt, dispergiert oder gelöst als Feuchteregulator vorliegen, wobei die Metallphosphate unter Orthophosphaten (PO₄)^3–, Hydrogenphosphaten (HPO₄)^2–, Dihydrogenphosphaten (H₂PO₄)^–, Diphosphaten (P₂O₇)^4– (Pyrophosphaten), Tripolyphosphaten (P₃O₁₀)^5– oder höher kondensierten Phosphaten mit einer mittleren Kettenlänge von 3 bis 50 der Alkalimetalle, der Erdalkalimetalle, von Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Mangan (Mn), Zink (Zn) oder Zinn (Sn) oder Kombinationen der genannten Metalle ausgewählt sind. Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Feuchte regulierenden Materials sind hierin oben beschrieben.In addition to the use according to the invention of metal phosphates, the invention comprises a moisture-regulating material as such, consisting of a matrix material of a polymer matrix or of a polymerizing or hardening lacquer in which metal phosphates, individually or as a mixture of at least two different metal phosphates or as a production-related mixture of metal phosphates distributed, dispersed or dissolved are present as humidity regulator, wherein the metal phosphates, orthophosphates (PO ₄₎ ^3, hydrogen phosphates (HPO ₄₎ ^2-, dihydrogen phosphates (H ₂ PO ₄₎ ^-, diphosphates (P ₂ O ₇₎ ^{4- (pyrophosphates)} , Tripolyphosphaten (P ₃ O ₁₀ ) ^5- or higher condensed phosphates with an average chain length of 3 to 50 of the alkali metals, alkaline earth metals, iron (Fe), copper (Cu), aluminum (Al), manganese (Mn), zinc (Zn) or tin (Sn) or combinations of said metals are selected. Further features of the moisture regulating material of the present invention are described hereinabove.

Die erfindungsgemäß geeigneten Metallphosphate sind unter Orthophosphaten (PO₄)^3–, Hydrogenphosphaten (HPO₄)^2–, Dihydrogenphosphaten (H₂PO₄)^–, Diphosphaten (P₂O₇)^4– (Pyrophosphaten), Tripolyphosphaten (P₃O₁₀)^5– oder höher kondensierten Phosphaten mit einer mittleren Kettenlänge von 3 bis 50 der Alkalimetalle, der Erdalkalimetalle, von Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Mangan (Mn), Zink (Zn) oder Zinn (Sn) oder Kombinationen der genannten Metalle ausgewählt. Beispiele für erfindungsgemäß geeigneten Metallphosphate sind Mononatriumphosphat (NaH₂PO₄), Dinatriumphosphat (DSP; Na₂HPO₄), Trinatriumphosphat (TSP; Na₃PO₄), Monokaliumphosphat (MKP; KH₂PO₄), Dikaliumphosphat (DKP; K₂HPO₄), Trikaliumphosphat (TKP; Na₃PO₄), Tetranatriumpyrophosphat (TSPP; Na₄P₂O₇), Tetrakaliumpyrophosphat (TKPP; K₄P₂O₇), Natriumtripolyphosphat (STPP; Na₅P₃O₁₀) und Kaliumtripolyphosphat (KTPP; Na₅P₃O₁₀) sowie die entsprechenden Phosphate von beispielsweise Li, Fe, Cu, Mn, Al, Ca, Mg und/oder Zn. Weitere Beispiele erfindungsgemäß geeigneter Metallphosphate umfassen auch herstellungsbedingte Mischungen von Metallphosphaten wie sie oben beschrieben sind.The invention suitable metal phosphates are orthophosphates (PO ₄₎ ^3, hydrogen phosphates (HPO ₄₎ ^2-, dihydrogen phosphates (H ₂ PO ₄₎ ^-, diphosphates (P ₂ O ₇₎ ^{4- (pyrophosphates),} tripolyphosphates (P ₃ O ₁₀ ) ^5- or higher condensed phosphates having an average chain length of 3 to 50 of the alkali metals, alkaline earth metals, iron (Fe), copper (Cu), aluminum (Al), manganese (Mn), zinc (Zn) or tin (Sn ) or combinations of said metals. Examples of the present invention suitable metal phosphates are monosodium phosphate (NaH ₂ PO _4), disodium phosphate (DSP; Na ₂ HPO _4), trisodium phosphate (TSP; Na ₃ PO _4), monopotassium phosphate (MKP; KH ₂ PO _4), dipotassium phosphate (DKP; K ₂ HPO ₄ ), tripotassium phosphate (TKP, Na ₃ PO ₄ ), tetrasodium pyrophosphate (TSPP, Na ₄ P ₂ O ₇ ), tetrapotassium pyrophosphate (TKPP; K ₄ P ₂ O ₇ ), sodium tripolyphosphate (STPP, Na ₅ P ₃ O ₁₀ ) and Potassium tripolyphosphate (KTPP; Na ₅ P ₃ O ₁₀ ) and the corresponding phosphates of, for example, Li, Fe, Cu, Mn, Al, Ca, Mg and / or Zn. Further examples of suitable metal phosphates according to the invention also include preparation-related mixtures of metal phosphates as described above are.

BeispieleExamples

Beispiel 1: Feuchteadsorption und -desorption verschiedener Feuchteregulatoren in verschiedenen MatrixmaterialienExample 1: Wet adsorption and desorption of different humidity regulators in different matrix materials

Herstellung von Feuchte regulierendem MatrixmaterialProduction of moisture-regulating matrix material

In einem Kunststoffextruder wurden in aufgeschmolzene Polymermatrixmaterialien 5 Gew.-% Metallphosphate als Feuchteregulatoren eingearbeitet. Das Matrixmaterial wurde anschließend in einer Ultrazentrifugalmühle auf eine Siebgröße von 2 mm unter Stickstoffkühlung vermahlen. Die hergestellten Granulate eignen sich dazu, die Dicke und Scherung einer Kunststofffolie nachzustellen.In a plastic extruder 5 wt .-% metal phosphates were incorporated as moisture regulators in molten polymer matrix materials. The matrix material was then ground in an ultracentrifugal mill to a mesh size of 2 mm under nitrogen cooling. The granules produced are suitable for adjusting the thickness and shear of a plastic film.

Zur Bestimmung der Feuchteadsorption und -desorption von Feuchte regulierendem Matrixmaterial in der Form von Granulat aus Polymermaterial mit darin enthaltenem Feuchteregulator wurden jeweils 10 g Granulat auf Petrischalen eingewogen und anschließend vier Tage lang in einem bei 23°C konstant temperierten Klimaschrank 20% relativer Luftfeuchte ausgesetzt. Nach vier Tagen wurden die Proben gewogen und das Gewicht als Bezugswert (Nullwert bzw. Startwert) für die nachfolgenden Bestimmungen der Adsorption von Wasser bei höheren Luftfeuchten festgelegt. Anschließend wurde die relative Luftfeuchte um 10% erhöht, d. h. zunächst auf 30% relative Luftfeuchte, und die Probe für 24 h in dieser Atmosphäre gehalten und danach erneut gewogen. Diese Vorgehensweise wurde fortgesetzt, bis zu einer relativen Luftfeuchte von 70%. Anschließend wurde der Vorgang unter Absenken der relativen Luftfeuchte wieder in Schritten von jeweils 10% umgekehrt und bis zu der ursprünglichen relativen Luftfeuchte von 20% fortgesetzt. Die Proben wurden in jeder Stufe wieder für 24 h in dieser Atmosphäre gehalten und gewogen. Durch die Absenkung der relativen Luftfeuchte wurde ermittelt, ob die Materialien die aufgenommene Feuchte auch wieder abgeben.To determine the moisture adsorption and desorption of moisture-regulating matrix material in the form of granules of polymer material with moisture regulator contained therein 10 g of granules were weighed on Petri dishes and then exposed for four days in a constant at 23 ° C climatic cabinet 20% relative humidity. After four days, the samples were weighed and the weight set as a reference (zero value or starting value) for subsequent determinations of adsorption of water at higher humidities. Subsequently, the relative humidity was increased by 10%, d. H. initially at 30% relative humidity, and held the sample for 24 h in this atmosphere and then weighed again. This procedure was continued, up to a relative humidity of 70%. Subsequently, the process was reversed again by decreasing the relative humidity in increments of 10% and continued up to the original relative humidity of 20%. The samples were again held and weighed for 24 hours at each stage in this atmosphere. By lowering the relative humidity was determined whether the materials release the absorbed moisture again.

Parallel zu den Polymermaterialien mit Zusatz von Feuchteregulatorwurde die Wasseraufnahme des entsprechenden Polymermaterials ohne Zusatz von Feuchteregulator bestimmt und von den Werten der Proben mit Zusatz von Feuchteregulator als Hintergrundwert (Blindwert) abgezogen.In parallel with the polymer materials with the addition of moisture regulator, the water absorption of the corresponding polymer material without the addition of moisture regulator was determined and subtracted from the values of the samples with the addition of moisture regulator as background value (blank value).

Die in den Tabellen angegebene Wasseraufnahme bezeichnet die aufgenommene Wassermenge in Gramm pro 100 Gramm Polymermaterial.The water absorption indicated in the tables refers to the amount of water absorbed in grams per 100 grams of polymeric material.

Es wurden folgende Polymermaterialien eingesetzt: PA66 = Polyamid 66 (Vydyne 50BW/50BWFS, Fa. Ascend Performance Materials) PET = Polyethylenterephthalat (Fa. APPE) PP = Polypropylen (HE125MO, Fa. Borealis) LDPE = Low Density Polyethylen (LDPE; Lupolen 1800 S, Fa. LyondellBasell) The following polymer materials were used: PA66 = Polyamide 66 (Vydyne 50BW / 50BWFS, Ascend Performance Materials) PET = Polyethylene terephthalate (APPE) PP = Polypropylene (HE125MO, Borealis) LDPE = Low Density Polyethylene (LDPE, Lupolen 1800 S, LyondellBasell)

Es wurden folgende Metallphosphate als Feuchteregulatoren eingesetzt: TSPP (Tetranatriumpyrophosphat; Na₄P₂O₇) STPP (Natriumtripolyphosphat; Na₅P₃O₁₀) MSP (Mononatriumphosphat; NaH₂PO₄) DSP (Dinatriumphosphat; Na₂HPO₄) TSP (Trinatriumphosphat; Na₃PO₃) DKP (Dikaliumphosphat; K₂HPO₄) TKP (Trikaliumphosphat; K₃PO₃) TKPP (Tetrakaliumpyrophosphat; K₄P₂O₇) KTPP (Kaliumtripolyphosphat; Na₅P₃O₁₀) The following metal phosphates were used as moisture regulators: TSPP (Tetrasodium pyrophosphate, Na ₄ P ₂ O ₇ ) STPP (Sodium tripolyphosphate; Na ₅ P ₃ O ₁₀ ) MSP (Monosodium phosphate, NaH ₂ PO ₄ ) DSP (Disodium phosphate, Na ₂ HPO ₄ ) TSP (Trisodium phosphate; Na ₃ PO ₃ ) DKP (Dipotassium phosphate, K ₂ HPO ₄ ) CPM (Tripotassium phosphate, K ₃ PO ₃ ) TKPP (Tetrapotassium pyrophosphate; K ₄ P ₂ O ₇ ) KTPP (Potassium tripolyphosphate; Na ₅ P ₃ O ₁₀ )

Die nachfolgenden Tabellen geben die Ergebnisse der verschiedenen Kombinationen von Matrixmaterialien und Feuchteregulatoren wieder. Wie oben ausgeführt, ist die unter dem jeweiligen Matrixmaterial angegebene Wasseraufnahme die Differenz zwischen der Gesamtwasseraufnahme und der Wasseraufnahme des Polymermaterials ohne Feuchteregulator. Die Werte der Wasseraufnahme beziehen sich jeweils auf den Anfangswert bei 20% rel. Feuchte nach 4 Tagen. Tabelle 1: Feuchteadsorption und -desorption von TSP in verschiedenen Matrixmaterialien (PA66, PET, PP, LDPE) Zeit (Tage) Rel. Feuchte (%) Matrix: PA66 Matrix: PET Matrix: PP Matrix: LDPE 4 20 0,0 0,0 0,0 0,0 5 30 –0,1 0,0 0,0 0,0 6 40 0,0 0,1 0,1 0,1 7 50 1,1 0,9 0,3 0,4 8 60 1,4 1,6 0,5 0,7 9 70 2,2 2,9 1,1 2,1 10 60 2,3 2,8 1,0 1,7 11 50 2,3 2,5 0,7 1,0 12 40 2,4 2,4 0,7 0,9 13 30 2,4 2,2 0,6 0,8 14 20 2,4 1,9 0,6 0,7 Tabelle 2: Feuchteadsorption und -desorption von MSP in verschiedenen Matrixmaterialien (PA66, PET, PP, LDPE) Zeit (Tage) Rel. Feuchte (%) Matrix: PA66 Matrix: PET Matrix: PP Matrix: LDPE 4 20 0,0 0,0 0,0 0,0 5 30 –0,1 0,0 0,0 0,0 6 40 –0,4 0,0 0,0 0,0 7 50 –0,5 0,1 0,1 0,0 8 60 –0,7 0,1 0,1 0,0 9 70 –1,0 0,1 0,5 0,7 10 60 –0,7 0,1 0,3 0,2 11 50 –0,4 0,1 0,2 0,1 12 40 –0,2 0,1 0,1 0,1 13 30 0,0 0,0 0,0 0,1 14 20 0,1 0,0 0,0 0,0 Tabelle 3: Feuchteadsorption und -desorption von DSP in verschiedenen Matrixmaterialien (PA66, PET, PP, LDPE) Zeit (Tage) Rel. Feuchte (%) Matrix: PA66 Matrix: PET Matrix: PP Matrix: LDPE 4 20 0,0 0,0 0,0 0,0 5 30 –0,2 0,0 0,0 0,0 6 40 –0,4 0,0 0,0 0,0 7 50 –0,5 0,1 0,0 0,0 8 60 –0,7 0,3 0,3 0,1 9 70 0,5 1,5 0,9 1,6 10 60 0,8 1,4 0,8 1,1 11 50 0,6 1,1 0,5 0,5 12 40 0,3 0,6 0,1 0,3 13 30 0,1 0,1 0,1 0,2 14 20 0,1 0,1 0,1 0,1 Tabelle 4: Feuchteadsorption und -desorption von TSPP in verschiedenen Matrixmaterialien (PA66, PET, PP, LDPE) Zeit (Tage) Rel. Feuchte (%) Matrix: PA66 Matrix: PET Matrix: PP Matrix: LDPE 4 20 0,0 0,0 0,0 0,0 5 30 –0,1 0,0 0,0 0,0 6 40 –0,3 0,0 0,0 0,0 7 50 –0,5 0,1 0,0 0,0 8 60 –0,6 0,1 0,2 0,1 9 70 –0,5 0,3 0,5 0,3 10 60 –0,2 0,3 0,6 0,2 11 50 0,0 0,3 0,5 0,2 12 40 0,2 0,2 0,5 0,2 13 30 0,0 0,1 0,4 0,1 14 20 –0,1 0,0 0,0 0,0 Tabelle 5: Feuchteadsorption und -desorption von STPP in verschiedenen Matrixmaterialien (PA66, PET, PP, LDPE) Zeit (Tage) Rel. Feuchte (%) Matrix: PA66 Matrix: PET Matrix: PP Matrix: LDPE 4 20 0,0 0,0 0,0 0,0 5 30 –0,1 0,0 0,1 0,0 6 40 –0,3 0,0 0,1 0,0 7 50 –0,4 0,1 0,1 0,0 8 60 –0,6 0,2 0,2 0,0 9 70 –0,8 0,3 0,2 0,0 10 60 –0,5 0,3 0,1 0,0 11 50 –0,3 0,2 0,1 0,0 12 40 –0,1 0,2 0,1 0,0 13 30 0,0 0,1 0,1 0,0 14 20 0,1 0,1 0,1 0,0 The following tables show the results of the different combinations of matrix materials and humidity regulators. As stated above, the water absorption indicated under the respective matrix material is the difference between the total water absorption and the water absorption of the polymer material without a moisture regulator. The values of the water absorption in each case refer to the initial value at 20% rel. Humidity after 4 days. Table 1: Wet adsorption and desorption of TSP in different matrix materials (PA66, PET, PP, LDPE) Time (days) Rel. Humidity (%) Matrix: PA66 Matrix: PET Matrix: PP Matrix: LDPE 4 20 0.0 0.0 0.0 0.0 5 30 -0.1 0.0 0.0 0.0 6 40 0.0 0.1 0.1 0.1 7 50 1.1 0.9 0.3 0.4 8th 60 1.4 1.6 0.5 0.7 9 70 2.2 2.9 1.1 2.1 10 60 2.3 2.8 1.0 1.7 11 50 2.3 2.5 0.7 1.0 12 40 2.4 2.4 0.7 0.9 13 30 2.4 2.2 0.6 0.8 14 20 2.4 1.9 0.6 0.7 Table 2: Wet adsorption and desorption of MSP in different matrix materials (PA66, PET, PP, LDPE) Time (days) Rel. Humidity (%) Matrix: PA66 Matrix: PET Matrix: PP Matrix: LDPE 4 20 0.0 0.0 0.0 0.0 5 30 -0.1 0.0 0.0 0.0 6 40 -0.4 0.0 0.0 0.0 7 50 -0.5 0.1 0.1 0.0 8th 60 -0.7 0.1 0.1 0.0 9 70 -1.0 0.1 0.5 0.7 10 60 -0.7 0.1 0.3 0.2 11 50 -0.4 0.1 0.2 0.1 12 40 -0.2 0.1 0.1 0.1 13 30 0.0 0.0 0.0 0.1 14 20 0.1 0.0 0.0 0.0 Table 3: Wet adsorption and desorption of DSP in various matrix materials (PA66, PET, PP, LDPE) Time (days) Rel. Humidity (%) Matrix: PA66 Matrix: PET Matrix: PP Matrix: LDPE 4 20 0.0 0.0 0.0 0.0 5 30 -0.2 0.0 0.0 0.0 6 40 -0.4 0.0 0.0 0.0 7 50 -0.5 0.1 0.0 0.0 8th 60 -0.7 0.3 0.3 0.1 9 70 0.5 1.5 0.9 1.6 10 60 0.8 1.4 0.8 1.1 11 50 0.6 1.1 0.5 0.5 12 40 0.3 0.6 0.1 0.3 13 30 0.1 0.1 0.1 0.2 14 20 0.1 0.1 0.1 0.1 Table 4: Wet adsorption and desorption of TSPP in various matrix materials (PA66, PET, PP, LDPE) Time (days) Rel. Humidity (%) Matrix: PA66 Matrix: PET Matrix: PP Matrix: LDPE 4 20 0.0 0.0 0.0 0.0 5 30 -0.1 0.0 0.0 0.0 6 40 -0.3 0.0 0.0 0.0 7 50 -0.5 0.1 0.0 0.0 8th 60 -0.6 0.1 0.2 0.1 9 70 -0.5 0.3 0.5 0.3 10 60 -0.2 0.3 0.6 0.2 11 50 0.0 0.3 0.5 0.2 12 40 0.2 0.2 0.5 0.2 13 30 0.0 0.1 0.4 0.1 14 20 -0.1 0.0 0.0 0.0 Table 5: Wet adsorption and desorption of STPP in various matrix materials (PA66, PET, PP, LDPE) Time (days) Rel. Humidity (%) Matrix: PA66 Matrix: PET Matrix: PP Matrix: LDPE 4 20 0.0 0.0 0.0 0.0 5 30 -0.1 0.0 0.1 0.0 6 40 -0.3 0.0 0.1 0.0 7 50 -0.4 0.1 0.1 0.0 8th 60 -0.6 0.2 0.2 0.0 9 70 -0.8 0.3 0.2 0.0 10 60 -0.5 0.3 0.1 0.0 11 50 -0.3 0.2 0.1 0.0 12 40 -0.1 0.2 0.1 0.0 13 30 0.0 0.1 0.1 0.0 14 20 0.1 0.1 0.1 0.0

Die nachfolgende Tabelle 6 gibt die Wasseraufnahme der Polymermaterialien ohne Feuchteregulator wieder. Tabelle 6: Feuchteadsorption und -desorption der verschiedenen Matrixmaterialien (PA66, PET, PP, LDPE) ohne Feuchteregulator Zeit (Tage) Rel. Feuchte (%) Matrix: PA66 Matrix: PET Matrix: PP Matrix: LDPE 4 20 0,0 0,0 0,0 0,0 5 30 0,4 0,0 0,0 0,0 6 40 1,0 0,1 0,0 0,0 7 50 1,8 0,1 0,0 0,0 8 60 2,5 0,1 0,0 0,0 9 70 3,5 0,2 0,0 0,0 10 60 2,7 0,1 0,0 0,0 11 50 1,9 0,1 0,0 0,0 12 40 1,4 0,1 0,0 0,0 13 30 0,9 0,0 0,0 0,0 14 20 0,5 0,0 0,0 0,0 Table 6 below shows the water absorption of the polymer materials without humidity regulator. Table 6: Moisture adsorption and desorption of the different matrix materials (PA66, PET, PP, LDPE) without humidity regulator Time (days) Rel. Humidity (%) Matrix: PA66 Matrix: PET Matrix: PP Matrix: LDPE 4 20 0.0 0.0 0.0 0.0 5 30 0.4 0.0 0.0 0.0 6 40 1.0 0.1 0.0 0.0 7 50 1.8 0.1 0.0 0.0 8th 60 2.5 0.1 0.0 0.0 9 70 3.5 0.2 0.0 0.0 10 60 2.7 0.1 0.0 0.0 11 50 1.9 0.1 0.0 0.0 12 40 1.4 0.1 0.0 0.0 13 30 0.9 0.0 0.0 0.0 14 20 0.5 0.0 0.0 0.0

Beispiel 2 Feuchteadsorption und -desorption verschiedener Feuchteregulatoren (Metallphosphate)Example 2 Wet Adsorption and Desorption of Various Humidity Regulators (Metal Phosphates)

Zur Bestimmung der Feuchteadsorption und -desorption von als Feuchteregulator eingesetzten Metallphosphaten (nicht in Polymermatrix eingearbeitet) wurden jeweils 10 g Feuchteregulator auf Petrischalen eingewogen und für jeweils 24 h zunehmender und später wieder abnehmender relativer Luftfeuchte bei 25°C ausgesetzt. Nach der Dauer von 24 h bei einer bestimmten relativen Luftfeuchte wurde das Material gewogen, bevor es für weitere 24 h der nächst höheren relativen Luftfeuchte ausgesetzt wurde. Die Werte der Wasseraufnahme beziehen sich jeweils auf den Anfangswert zum Zeitpunkt Null, bezogen auf 100 Gramm Material. Tabelle 7: Feuchteadsorption und -desorption verschiedener Feuchteregulatoren Zeit (Tage) Rel. Feuchte (%) TSPP STPP MSP DSP TSP 0 - 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1 22 0,0 0,0 0,0 0,0 2,0 2 30 0,0 0,0 0,0 0,0 4,1 3 40 0,0 0,0 0,0 0,1 8,7 4 50 0,0 0,0 0,2 0,6 18,0 5 60 0,5 2,4 3,8 2,7 48,6 6 70 10,8 8,7 8,1 6,6 59,6 7 80 51,3 28,0 29,4 26,9 79,8 8 90 59,2 30,5 49,8 32,5 91,1 9 50 59,0 29,1 32,1 13,4 79,3 Tabelle 7 (Forts.): Feuchteadsorption und -desorption verschiedener Feuchteregulatoren Zeit (Tage) Rel. Feuchte (%) DKP TKP TKPP KTPP 0 - 0,0 0,0 0,0 0,0 1 22 0,0 32,2 7,8 1,2 2 30 5,1 45,5 13,3 6,4 3 40 29,6 69,6 18,2 12,2 4 50 40,6 81,0 40,7 24,7 5 60 71,9 (*) 67,2 56,0 6 70 (*) (*) (*) (*) 7 80 (*) (*) (*) (*) 8 90 (*) (*) (*) (*) 9 50 (*) (*) (*) (*) (*) = Experiment abgebrochen, da Material verflüssigtTo determine the moisture adsorption and desorption of metal phosphates used as a moisture regulator (not incorporated in the polymer matrix), 10 g of moisture regulator were weighed in each case on Petri dishes and exposed for 24 h increasing and later decreasing relative humidity at 25 ° C. After a period of 24 hours at a specific relative humidity, the material was weighed before being exposed to the next higher relative humidity for another 24 hours. The values of the water absorption in each case relate to the initial value at time zero, based on 100 grams of material. Table 7: Humidity adsorption and desorption of various humidity regulators Time (days) Rel. Humidity (%) TSPP STPP MSP DSP TSP 0 - 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1 22 0.0 0.0 0.0 0.0 2.0 2 30 0.0 0.0 0.0 0.0 4.1 3 40 0.0 0.0 0.0 0.1 8.7 4 50 0.0 0.0 0.2 0.6 18.0 5 60 0.5 2.4 3.8 2.7 48.6 6 70 10.8 8.7 8.1 6.6 59.6 7 80 51.3 28.0 29.4 26.9 79.8 8th 90 59.2 30.5 49.8 32.5 91.1 9 50 59.0 29.1 32.1 13.4 79.3 Table 7 (cont.): Wet adsorption and desorption of various humidity regulators Time (days) Rel. Humidity (%) DKP CPM TKPP KTPP 0 - 0.0 0.0 0.0 0.0 1 22 0.0 32.2 7.8 1.2 2 30 5.1 45.5 13.3 6.4 3 40 29.6 69.6 18.2 12.2 4 50 40.6 81.0 40.7 24.7 5 60 71.9 (*) 67.2 56.0 6 70 (*) (*) (*) (*) 7 80 (*) (*) (*) (*) 8th 90 (*) (*) (*) (*) 9 50 (*) (*) (*) (*) (*) = Experiment aborted because material liquefies

Entsprechende Versuche wurden mit mechanischen und herstellungsbedingten Mischungen von Phosphaten durchgeführt. Die relative Luftfeuchte wurde jedoch in Schritten von 5% angehoben und die Temperatur betrug 30°C. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 wiedergegeben.

M1: = Mischung von STPP + TSPP + KTPP + TKPP (40/25/25/10 Gew.-%) (M1-A = mechanische Mischung; M1-B = herstellungsbedingte Mischung)
M2: = Mischung von STPP + KTPP (65/35 Gew.-%) (M2-A = mechanische Mischung; M2-B = herstellungsbedingte Mischung)
M3: = Mischung von TSPP + TKPP (70/30 Gew.-%) (M3-A = mechanische Mischung; M3-B = herstellungsbedingte Mischung)

Tabelle 8: Feuchteadsorption und -desorption verschiedener Feuchteregulatoren

Zeit (Tage) Rel. Feuchte (%) M1-A M1-B M2-A M2-B 0 - 0,0 0,0 0,0 0,0 1 25 6,2 1,7 3,5 0,1 2 30 6,7 1,7 5,1 0,1 3 35 7,3 2,3 5,5 0,1 4 40 10,1 3,2 6,6 0,3 5 45 10,8 3,6 8,7 0,3 6 50 23,0 5,1 18,6 0,4 7 55 24,1 7,0 20,5 0,6 8 60 29,9 10,5 24,0 1,0 9 65 41,5 15,7 30,5 1,5

Tabelle 8 (Forts.): Feuchteadsorption und -desorption verschiedener Feuchteregulatoren

Zeit (Tage) Rel. Feuchte (%) M3-A M3-B 0 - 0,0 0,0 1 25 6,2 0,3 2 30 6,7 0,1 3 35 7,3 0,5 4 40 10,1 1,3 5 45 10,8 1,9 6 50 23,0 3,2 7 55 24,1 5,4 8 60 29,9 14,0 9 65 41,5 45,9

Corresponding experiments were carried out with mechanical and production-related mixtures of phosphates. However, the relative humidity was increased in steps of 5% and the temperature was 30 ° C. The results are shown in Table 8.

M1: = Mixture of STPP + TSPP + KTPP + TKPP (40/25/25/10 wt%) (M1-A = mechanical mixture, M1-B = preparation mixture)
M2: = Mixture of STPP + KTPP (65/35 wt.%) (M2-A = mechanical mixture, M2-B = preparation-related mixture)
M3: = Mixture of TSPP + TKPP (70/30 wt.%) (M3-A = mechanical mixture; M3-B = preparation-related mixture)

Table 8: Humidity adsorption and desorption of different humidity regulators

Time (days) Rel. Humidity (%) M1-A M1-B M2-A M2-B 0 - 0.0 0.0 0.0 0.0 1 25 6.2 1.7 3.5 0.1 2 30 6.7 1.7 5.1 0.1 3 35 7.3 2.3 5.5 0.1 4 40 10.1 3.2 6.6 0.3 5 45 10.8 3.6 8.7 0.3 6 50 23.0 5.1 18.6 0.4 7 55 24.1 7.0 20.5 0.6 8th 60 29.9 10.5 24.0 1.0 9 65 41.5 15.7 30.5 1.5

Table 8 (cont.): Wet adsorption and desorption of various humidity regulators

Time (days) Rel. Humidity (%) M3-A M3-B 0 - 0.0 0.0 1 25 6.2 0.3 2 30 6.7 0.1 3 35 7.3 0.5 4 40 10.1 1.3 5 45 10.8 1.9 6 50 23.0 3.2 7 55 24.1 5.4 8th 60 29.9 14.0 9 65 41.5 45.9

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6217701 A [0008]
DE 4000143 [0010]
DE 69122287 [0010]

Claims

Use of metal phosphates, individually or as a mixture of at least two different metal phosphates or as a production-related mixture of metal phosphates as a moisture regulator for the preparation of a moisture-regulating matrix material, wherein the moisture regulator in a polymer matrix or a polymerizing or curing lacquer finely dispersed, dispersed or dissolved present and the metal phosphates, orthophosphates (PO ₄₎ ^3, hydrogen phosphates (HPO ₄₎ ^2-, dihydrogen phosphates (H ₂ PO ₄₎ ^-, diphosphates (P ₂ O ₇₎ ^4- (pyrophosphates), tripolyphosphates (P ₃ O ₁₀₎ ^5- or higher condensed phosphates having an average chain length of 3 to 50 of the alkali metals, alkaline earth metals, iron (Fe), copper (Cu), aluminum (Al), manganese (Mn), zinc (Zn), or tin (Sn) or combinations the said metals are selected.

Use according to claim 1, characterized in that the moisture regulator in the matrix material in an amount of 0.5 to 20 wt .-% or from 1 to 15 wt .-% or from 2 to 10 wt .-% or from 3 to 7 Wt .-% finely divided, dispersed or dissolved present, based on the weight of the matrix material.

Use according to one of the preceding claims, characterized in that the moisture regulator in powder form with a mean particle size d50 of 10 microns in an atmosphere of 50% relative humidity at 25 ° C and atmospheric pressure (1013.25 hPa) over a period of 24 hours at least 0.5 g of water, preferably at least 1 g of water, more preferably at least 2 g of water adsorbed per 100 g of the dry moisture regulator.

Use according to claim 3, characterized in that the moisture regulator is in powder form with a mean particle size d50 of 10 μm, after being in an atmosphere of 50% relative humidity at 25 ° C and atmospheric pressure (1013.25 hPa) over a period of 24 hours Water has adsorbed, then in an atmosphere of 10% relative humidity at 25 ° C and atmospheric pressure (1013.25 hPa) over a period of 24 hours at least 5 wt .-%, preferably at least 10 wt .-% of adsorbed water again releases ,

Use according to one of the preceding claims, characterized in that the matrix material is a polymer material selected from thermoplastics, thermoplastic elastomers, elastomers and thermosets, preferably polyamides, polyvinyl esters, polyesters, polyurethanes, acid copolymers, polycarbonates, polystyrenes, ionomers, polyolefins, polyvinyl butyral ( PVB), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyamide (PA), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polyester, polyphenylene oxide, polyacetal, polymethacrylate, polyoxymethylene, polyvinyl acetal, polystyrene, acrylic butadiene styrene (ABS) , Acrylonitrile-styrene-acrylic ester (ASA), polycarbonate, polyethersulfone, polyetherketone, polyvinyl chloride, thermoplastic polyurethane, silicone and / or their copolymers and / or mixtures and / or blends of the aforementioned.

Use according to one of claims 1 to 4, characterized in that the matrix material is a polymerizing lacquer or a hardening lacquer.

Use according to one of the preceding claims, characterized in that the moisture-regulating material is in the form of a film, sheet or thin layer, a molded part, a foamed molding, a powder or granules, preferably in the form of a film, layer or thin layer having a thickness in the range of 1 micron to 20 mm or in the range of 50 microns to 10 mm or in the range of 100 microns to 5 mm or in the range of 200 microns to 1 mm.

Use according to one of claims 1 to 5, characterized in that the moisture-regulating material is in the form of a powder or granules and is enclosed in a container made of a moisture-permeable wall material, preferably in a sachet.

Use according to one of the preceding claims, characterized in that the moisture-regulating material is a packaging material for packaging solid or liquid foods, medicines, chemical substances, dangerous goods, electronic products, cultural goods, works of art or plants.

Moisture-regulating material consisting of a matrix material of a polymer matrix or of a polymerizing or hardening lacquer, in which metal phosphates, individually or as a mixture of at least two different metal phosphates or as a production-related mixture of Metal phosphates finely dispersed, dispersed or dissolved as a moisture regulator, wherein the metal phosphates under orthophosphates (PO ₄ ) ^3- hydrogen phosphates (HPO ₄ ) ^2- , dihydrogen phosphates (H ₂ PO ₄ ) ^- , diphosphates (P ₂ O ₇ ) ^4- (pyrophosphates ), Tripolyphosphate (P ₃ O ₁₀ ) ⁵ or higher condensed phosphates having an average chain length of 3 to 50 of the alkali metals, the alkaline earth metals, iron (Fe), copper (Cu), aluminum (Al), manganese (Mn), Zinc (Zn) or tin (Sn) or combinations of said metals are selected.

Moisture regulating material according to claim 10 with the further features of one or more of claims 2 to 8.